mercredi , 19 février 2025

Limites planétaires

Dernière modification le 31-1-2025 à 19:48:08

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Les limites planétaires

Les limites planétaires sont les seuils que l’humanité ne devrait pas dépasser pour ne pas compromettre les conditions favorables dans lesquelles elle a pu se développer ces 12 mille dernières années et pour pouvoir durablement vivre dans une biosphère sûre, c’est-à-dire en évitant les modifications brutales et difficilement prévisibles de l’environnement planétaire.

Ce concept a été proposé par une équipe internationale de vingt-six chercheurs et publié en 2009 menés par Johan Rockström de l’université de Stockholm. Il a depuis été mis à jour par des publications régulières.

Neuf limites planétaires ont été choisies, dont huit sont chiffrées par les chercheurs et six sont déjà franchies. Neuf processus sont retenus comme limites, car ensemble ils remettent en cause la stabilité de la biosphère : le changement climatique, l’érosion de la biodiversité, la perturbation des cycles biogéochimiques de l’azote et du phosphore, les changements d’utilisation des sols, l’acidification des océans, l’utilisation mondiale de l’eau, l’appauvrissement de la couche d’ozone, l’introduction d’entités nouvelles dans l’environnement (pollution chimique) et l’augmentation des aérosols dans l’atmosphère. (Wikipaedia)

Les paramètres clés du système terre, en relations systémiques.

Tous ces phénomènes sont systémiques, en cela qu’ils s’influencent les uns les autres.

Image CGDD Commissariat Général au Développement Durable (France)

Exemple: l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère augmente l’acidification des océans qui influe sur la biodiversité, p.ex la structure du phytoplancton qui diminue l’absorption des puits de carbone pour stabiliser le taux de CO2. Ce n’est qu’un exemple, mais tous des processus sont à un degré ou à un autres liés entre eux. Pour plus d’information sur une modélisation

Ils ont été également choisis, car on considère que ce sont des paramètres clés qui ont une influence sur l’entier de notre biosphère notamment sur son habitabilité par les humains.

Une évolution rapide

On remarque sur ces illustrations quantitatives des limites (boundaries), une évolution très rapide, liée à la « grande accélération » que l’économie à impulsé à nos consommations. Nous parlons d’économie, car c’est bien le système cardinal qui guide nos sociétés actuelles et notamment son impératif de croissance exponentielle. Si en 2000 on avait à peine dépassé 2-3 limites, nous somme actuellement pris en flagrant délit total d’excès de consommation de toutes les ressources possibles.

Grande Accélération

Ce gonflement formidable des paramètres des impacts humain a été mis en évidence par le chimiste Will Steffen dès 2004 via une série de graphique illustrant tous une explosion récente de tous les paramètres sociétaux et d’impact écologique.

Les limites

Neuf limites ont été identifiées avec à chaque fois une « valeur contrôle » qui peut mesurer l’évolution du phénomène.

Ces limites ne sont évidemment pas absolues, mais elles indiquent une valeur *sécurité » que l’on quitte si on la dépasse, augmentant statistiquement le risque que de graves problèmes et/ou effets dominos se posent à nos sociétés développées (car ce sont bien elles que l’on tente de sauver et, vous l’aurez bien compris, pas la Terre qui va bien se remettre de la grippe anthropogène.)

Exemple avec le CO2

Réchauffement climatique

Nous bénéficions depuis environ 12’000 ans d’un climat suffisamment stable et tempéré pour avoir développé une agriculture incroyable, qui nourrit actuellement une population extraordinaire d’êtres humains. Pour les gaz à effet de serre: plus d’infos sur cette page

Nous sommes clairement sortis de cette période et nous allons avoir de grands problème avec notre agriculture, surtout si nous de changeons pas très vite notre trajectoire sur les gaz à effet de serre, qui sont la source d’un énorme réchauffement, encore actif pour plusieurs centaines d’années

Variables de contrôle:

Deux variables sont identifiée pour cette limite:

  • le forçage radiatif (surplus d’énergie qui arrive sur terre, chiffré à max 1W/m2)
  • la concentration de CO2 (limitée à 350 ppm)

Le deux ne varient pas tout à fait de concert, car des phénomènes comme les aérosols (particules fines) ou l’albédo peuvent diminuer le forçage radiatif pour un même taux de CO2

Rapport de l’ONU sur l’avancement du chemin vers « net-zéro »

L’acidification des océans

Le milieu marin est proche de la neutralité, ni trop acide (pH<7) ni trop alcalin (pH>7). Normalement, l’eau de mer a un pH aux alentour de 8.2, elle est un peu alcaline. On a pu déterminer durant les 20 million dernières années que le pH est resté entre 8.1 et 8.3. Cette stabilité a permis à de nombreux organismes marin de prospérer grâce à ces conditions. On mesure aujourd’hui que le ph moyen est passé de 8.25 (pré-industrielle) à 8.05 (2022) voir graph., ce qui peut paraître peu, mais qui du fait de l’échelle logarithmique représente une augmentation de 40% de l’acidité de l’eau. Plus d’informations sur notre page « acidification des océans« 

Variable de contrôle:

Le pH peut être mesuré mais le paramètre déterminant pour la calcification des animaux à coquille est le degré de saturation en carbonates de calcium (type aragonites) si la saturation est inférieure à 1, les animaux ne peuvent plus utiliser ce carbonate, car les coquilles ont tendance à se dissoudre dans l’eau.

Au cours du dernier siècle, le point sous lequel les coquilles et les squelettes d’aragonite des crustacés, des coraux et de certains planctons se dissolvent – qui est appelé profondeur ou horizon de saturation par l’aragonite (Ωa) – a généralement diminué de 30 à 50 mètres. Dans le nord-est de l’océan Pacifique, l’horizon de saturation est naturellement peu profond, se retrouvant à seulement 100 mètres sous la surface. Les scientifiques prévoient que la profondeur de saturation sera moins élevée à mesure que les concentrations atmosphériques mondiales de CO2 augmenteront au cours du prochain siècle, de sorte que les organismes à proximité de la surface seront menacés par l’acidification de l’océan.

Cycles biogéochimiques

Les perturbations du cycle de l’azote

L’azote est très abondant dans l’air que nous respirons, mais à quelques exceptions près, il n’est pas utilisable directement par les plantes. Le « bilan d’azote » dépend de la culture de légumineuses, aptes à le capter et le rendre disponible dans le sol, mais surtout des engrais minéraux, générés chimiquement via le procédé Haber-Bosch.

L’excès d’azote introduit dans la biosphère et actuellement d’environ 150 000 Tg N/an (ou kt, kilotonnes). Les principales sources sont:

  • La fabrication industrielle d’azote réactif, sous forme essentiellement d’engrais : 80 000 Gg N/an.
  • La fixation d’azote par les légumineuses (cultivées par l’homme) : 40 000 Gg N/an.
  • La combustion d’énergies fossiles : 20 000 Gg N/an.
  • La combustion de la biomasse : 10 000 Gg N/an.

Pour la Suisse, c’est 128 Gg (ou kt kilotonnes) issus de l’agriculture + 45 kt issus des stations d’épurations qui induisent pollutions des nappes phréatiques, eutrophisation (asphyxie) des plans d’eau et indirectement un relâchement dans l’atmosphère de protoxyde d’azote NO2 qui est un redoutable gaz à effet de serre.

Variable de contrôle: La quantité d’azote réactif (utilisable par les plantes) relâché dans la nature par les activités anthropiques.

La quantité considérée comme assimilable par l’environnement a été fixée à 62 000 Gt (essentiellement en regard des ses effets sur l’eutrophisation, ou la création de zones mortes dans certaines zones côtières)

Perturbation du cycle du phosphore

Le phosphore est indispensable à la croissance des plantes et à la vie. A l’état naturel, le phosphore se trouve sous forme de phosphates de calcium, de fer et d’aluminium, dans les roches volcaniques et sédimentaires. Les phosphates sont naturellement dissous suite à l’altération de ces roches par l’eau de pluie. Les végétaux prélèvent alors les phosphates ainsi solubilisés et les utilisent pour produire de la matière organique lors de la photosynthèse. Il se propage ensuite dans la chaine alimentaire.

Le phosphore n’existe pas (comme l’azote) sous forme gazeuse, c’est donc les apports de l’extraction minière seuls qui fournissent les appétits formidable de notre agriculture. Celle-ci n’est pas très efficace, car seul 1/5 du phosphore utilisé atteint sa cible, le reste venant contribuer comme l’azote à la croissance des algues et l’eutrophisation des plans d’eau (zones mortes).

Si on a eu peur pour la rareté de ce minerai, c’est surtout les effet des effluents dans le monde mais aussi en Suisse qui sont actuellement les plus inquiétants.

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Les perturbations du cycle de l’eau douce

On trouve 97% de l’eau sur terre dans les océans, et de ces 3% restant 75% sont dans les calottes glaciaires et 24% sous terre. L’eau douce disponible à la surface (lacs et rivières) c’est donc moins de 1% restant (donc moins de 0.3‰ de l’eau sur terre)

L’eau « verte » est l’eau piégée à l’intérieur de la biomasse, et l’eau « bleue » est l’eau disponible à la surface terrestre. On considère que le volume d’eau bleue est de l’ordre de 12000-15000 km3/an au niveau mondial.

Source: Wikimedia comons

Les activités humaines qui influencent les écoulements d’eau et  l’évaporation prennent plusieurs formes. Par exemple :

  • Le changement d’affectation des sols génère des pratiques comme le drainage des sols agricoles, l’assèchement des zones humides ou encore le changement de couverture végétale, qui entraînent par exemple une réduction de l’évapotranspiration et/ou de la rétention d’eau
    dans les sols, une modification des écoulements de surface ou encore une accélération de l’érosion.
  • La construction d’ouvrages de stockage ou de régulation des débits d’eau, comme par exemple les barrages hydrauliques ou les canaux, modifient les régimes des cours d’eau naturels.
  • La construction d’équipements de captage d’eau (pompage, réservoirs ou autres) réduit la quantité d’eau rendue aux milieux naturels et modifie l’équilibre hydrique des cours d’eau et
    des nappes phréatiques (Meybeck, 2003).

Ces actions humaines ont un effet sur:

  • la biodiversité (végétale et animale) car il y a moins d’eau dans les sols et comme cela entraine une diminution du couvert végétal, moins d’évapotranspiration des plantes, donc moins de précipitations, on voit ici une boucle de renforcement directe.
  • les puits de carbone, via la diminution de zones humides souvent très actives dans cette fonction
  • la production de nourriture, puisque un sol moins humide voit sa température varier plus fortement, de plus les prélèvement excessifs dans les nappes induisent des conflits sur les ressources, voir la destruction de la ressource par infiltration d’eau de mer.

Variable de contrôle

La valeur la plus critique pour le fonctionnement de nos sociétés est la quantité d’eau « bleue », et si l’on considère qu’il est nécessaire à la préservation des biotopes que l’on ne prélève que maximum 25% de l’eau (en étiage, faibles eaux) et 55% lors de hautes eaux, alors ne sont disponibles que 4000 km3/an pour les activités humaines mondiales.(Steffen et al., 2015)

Bien qu’en certaines régions (pourtour méditerranéen p.ex) 25% des rivières sont à sec avant d’atteindre la côte, on considère que globalement la consommation d’eau « bleue » par l’humanité est de 2600 km3/an soit à environ la moitié de ce qu’il serait théoriquement possible d’utiliser. Cette limite n’est pas encore franchie.

Appauvrissement de la couche d’ozone stratosphérique

La problématique de la couche d’ozone est une couche de gaz O3 entre 20 et 40 km d’altitude, décrite depuis plusieurs dizaines d’années, comme un écran contre les rayonnement UV. Cette couche est en équilibre dynamique entre les molécules générée par le rayonnement solaire et les phénomène de destruction de l’ozone liés à la présence de molécules d’origine naturelle ou anthropique. Les Gaz CFC (ChloroFluoroCarboures) très utilisés en réfrigération notamment, sont connus et réglementés pour leur responsabilité dans la disparition de la couche d’ozone.

Les effets du manque d’ozone stratosphérique sont:

  • Une altération de l’ADN des cellules vivantes, qui peut conduire à des cancer de la peau ou des mutations chez les plantes
  • Une exposition de seulement 5 minutes conduit à un coup de soleil dans les zones moins protégées par cette couche (diminuée de moitié durant certaines saisons) notamment en Australie, et au Chili.
  • Vieillissement de la peau et diminution des défenses immunitaires des organismes exposés.

Variable de contrôle:

L’épaisseur de la couche (répartie sur 20 km d’épaisseur à très base pression) rapportée à une couche de gaz pur, à pression atmosphérique du sol (1013 mbar). Cette épaisseur serait historiquement de 3mm, soit 300 Unités Dobson (DU)

Valeur cible: La valeur proposée équivaut à 95 % de la valeur préindustrielle, estimée à 290 DU : soit 275 DU

Valeur actuelle: on mesure actuellement une valeur moyenne annuelle de 285 DU, en espérant que la courbe rouge ci-dessous rejoigne la grise.

A noter que les minimum au-dessus de l’antarctique se situent aux alentours de 95 DU

Accroissement de la charge en aérosols

Les aérosols sont des particules de matière qui se trouvent en suspension dans l’atmosphère. Cette suspension des aérosols est rendue possible par leur taille et leur masse extrêmement faibles : la plupart des particules en suspension mesurent en général moins de 100 micromètres (μm) et peuvent être beaucoup plus petites. Par exemple, la toxicologie s’intéresse particulièrement aux particules de moins de 10 micromètres (PM10) car elles pénètrent les voies respiratoires : ces aérosols entrent dans la catégorie des particules fines. L’OMS estime à 7 millions les personnes décédées prématurément dans le monde de pathologies liées aux aérosols.

Deux effets directes concernent le climat

  • la diffusion de la lumière — ils renvoient la lumière dans toutes les directions (y compris vers l’espace) et limitent ainsi le réchauffement
  • son absorption — ils emmagasinent de la chaleur et participent au réchauffement

Ces deux effets contradictoires se manifestent de manière différente en fonction de la nature des aérosols, ainsi les émission de souffre naturelles (éruptions volcaniques) tendent au refroidissement tandis que les particules de carbone suie (résidus de combustion des énergies fossiles) ont un effet réchauffant.

Effet indirects

En fonctionnant comme noyau de condensation pour les gouttelettes dans les nuages, ils modifie les régimes de pluie (assèchement des moussons) ou le carbone sur la neige / la glace diminue la réflexion de la lumière et la fait fondre plus vite.

Variable de contrôle

La variable de contrôle proposée pour mesurer la teneur en aérosols en suspension dans l’atmosphère est la profondeur (ou épaisseur) optique d’aérosols (AOD). Une valeur de 0.05 correspond à un ciel très clair, une valeur de 1 à un ciel qui absorbe quasi toute la lumière solaire.

Pour le continent Asiatique, les moyennes saisonnières d’AOD peuvent dépasser 0,4 du fait des émissions de carbone suie et de carbone organique liées au chauffage et à la cuisson par biomasse, aux véhicules diesel pour les transports et aux émissions atmosphériques d’oxydes d’azote et de soufre associées aux combustibles fossiles. Ces valeurs ont un effet non-négligeable sur la pluviométrie. Il est proposé d’utiliser une valeur de 0.3 AOD pour l’Asie, car une valeur mondiale n’est pas pertinente au vu de la localisation des phénomènes perturbés (mousson)

Menaces sur l’intégrité de la biosphère (Biodiversité)

la biosphère est l’ensemble du vivant (végétal et animal) présent sur terre: animaux, végétaux, champignons ou encore bactéries. Plus précisément, la biosphère constitue la partie biotique (vivante) de l’écosystème terrestre.

L’IPBES est au travail pour étudier l’évolution des populations, autant en nombre qu’en variété génétique, toutes deux nécessaire pour garantir leur survie à long terme. Cette institution publie régulièrement des rapports C’est un peu le « GIEC de la biodiversité »

On y lit des choses inquiétantes comme: « Ainsi, 559 des 6 190 espèces de mammifères domestiqués utilisés pour l’alimentation et l’agriculture (soit plus de 9 %) avaient disparu en 2016 et au moins 1 000 autres sont
menacées d’extinction »

Tiré de doi.org/10.5281/zenodo.3826599

Variable de contrôle:

Le nombre de disparition d’espèce a pu être estimé pour la période précédant la présence humaine à 1 disparition par année et million d’espèces. Du fait des incertitudes, la limite proposée est de 10x cette valeur. Malgré cela, nous dépassons largement cette limite au moins d’un facteur 10. On considère que nous vivons (actuellement) un véritable effondrement des population et de leur biodiversité: la sixième extinction de masse, d’une ampleur équivalente (mais plus rapide) que celle qui a vu la disparition des dinosaures.

les points chauds de la biodiversité:

Changement d’affectation des sols

La biosphère interagit avec les sphères « non vivantes » ( lithosphère, atmosphère, hydrosphère) de nombreuses manières. Le cycle de l’eau et du carbone son par exemple en partie déterminés par la biosphère. Or, le type de couverture végétale et sa répartition sur la surface terrestre ont une influence considérable sur ces cycles biogéochimiques et donc sur la régulations de cycles de l’eau et du climat.

Impact sur la biodiversité

Le type de couvert végétal et sa répartition ont un impact direct sur la diversité du vivant. La fragmentation et la substitution d’écosystème naturels complexes par des espaces cultivés, souvent en monoculture, se traduit par une diminution drastique de la biodiversité. Ce changement d’affectation des sols est aujourd’hui considéré comme la principale cause de destruction des habitats et d’érosion du vivant.

On estime les pertes nette à 800-900 ha par heure de forêts tropicales, très riches en biodiversité, avec en lot de consolation un gain de 350 ha/h dans les forêts tempérées (en ex-URSS notamment) mais qui sont beaucoup moins riches en variétés d’espèces vivantes. Revue détaillée sur le site de la FAO

Impact sur le climat

Les modélisations de déforestation à l’échelle d’une vaste région, comme par exemple la forêt amazonienne, révèlent des effets en cascade potentiellement catastrophiques à l’échelle locale (comme la désertification) mais aussi probablement à l’échelle mondiale (avec de probables modifications climatiques) (Delire et al., 2004 ; West et al., 2011).

Variable de contrôle

75% de la couverture forestière présente avant 1700

La détermination d’une frontière globale est une fois de plus délicate à établir, et ce d’autant que la déforestation a des effets différents selon les types de biomes considérés. Par exemple, la destruction de la forêt tempérée a moins d’impacts globaux que celle des forêts boréales ou tropicales, pour leur participation au cycle de l’eau et à l’intégrité de la biosphère. De ce fait, des frontières ont été établies pour ces différents biomes : 50 % en valeur de risque accru (et 30 % en risque élevé) pour les forêts tempérées ; et 85 % en valeur de risque accru (60 % en risque élevé) pour les forêts tropicales et boréales. La moyenne pondérée au niveau mondial est donc de 75 % (54 % pour la frontière de risque élevé).

Valeur actuelle : 62% de la surface forestière avant 1700 est encore de la forêt. Limite dépassée.

Causes de la déforestation: Si l’agriculture n’est pas seule en cause, c’est bien elle qui génère la plupart des activités de déforestation.
 
 
Quelles sont les pistes pour une amélioration ?
  • Un renforcement des encadrements, qu’ils soient légaux ou par les label
  • Une implication reconnue des communautés locales sensibles à la protection
  • Une diminution des consommation des produits dont on sait qu’ils génèrent de la déforestation, que ce soit des produits tropicaux, ou de l’alimentation carnée (fourrage pour les filières viande) Le poulet « Suisse » est par exemple nourri à 80% (Agristat) avec des protéines végétales importées dont une partie est d’origine de pays à risque.
  • L’agenda 2030 de la confédération donne aussi des pistes

Les nouvelle pollutions chimiques

Les entités nouvelles peuvent être défi nies comme des substances de synthèse, ou de nouvelles formes de substances existantes, ou encore des formes modifiées de vie qui ont été produites par l’Homme et introduites dans l’environnement, tout en ayant des effets physiques ou biologiques potentiellement perturbants pour ce dernier (et pour la santé humaine).

Depuis 1930, la quantité de produit chimiques produite par année a été multipliée par 500 pour atteindre aujourd’hui le chiffre astronomique de 500 million de tonnes. Si tous ne sont pas dangereux, un doute subsiste pour une grand partie d’entre eux, et certains sont dangereux à des doses infimes. Sur les 150’000 produits concernés par une déclaration européenne REACH, seuls 2% font réellement l’objet d’une évaluation du point de vue de la santé humaine.

Exemple: les PCB

Les polluants organiques persistants (POP) sont un exemple symptomatique de cette dynamique. Les sources de POP sont nombreuses : il peut s’agir de substances délibérément produites par l’homme, comme les pesticides ou encore les pyralènes (PCB) utilisés comme ignifuges dans les transformateurs électriques.

On a actuellement une campagne d’envergure à l’encontre des PFAS, que l’on trouve hélas dans les tapis et tissus d’ameublement résistants aux taches, vêtements hydrofuges , mousses anti-incendie , fabrication de papier , encres d’imprimerie , produits d’étanchéité , revêtement intérieur des ustensiles de cuisine antiadhésifs , emballages alimentaires ingraissables , biocides, produits ménagers tels que les produits de nettoyage et les sprays d’imprégnation et qui sont avérés dangeureux pour notre organisme et pour l’environnement au sens large.

Les perturbateurs endocriniens ont une influence diffuse sur l’organisme en modifiant les réactions du système hormonal, cette influence dépend de la durée et de l’âge auquel on est exposé. On sait que les enfants (encore plus au stade fœtal) sont particulièrement sensibles, du fait de l’activité cellulaire extraordinaire lors de la croissance, et de leur potentielle exposition plus longue aux produits.

Une étude menée en 2019 sur 2600 jeunes hommes a montré que 62% d’entre eux avaient une qualité du sperme (mobilité) inférieure aux normes de l’OMS, qui peut dès lors induire des problèmes de fertilité. On soupçonne l’environnement chimique, mais aussi électromagnétique d’induire ce faible résultat, particulièrement bas en Suisse.

Pas la fin du tunnel: Plus de 800 substances suspectées par l’OMS (Organisation Mondiale pour la Santé) et le PNUE (Programme des Nations-Unies pour l’Environnement) sont encore très largement utilisées et diffusées en dépit des nombreuses préoccupations concernant leurs effets sur la santé (WHO & UNEP, 2012)